公路隧道襯砌裂縫的災演機理.pdf

1、公路隧道襯砌開裂，是公路隧道中最常見的一種病害，它是長期存在的一個難題，對隧道的工程質量及使用時的交通安全都會造成嚴重的影響。如今運營中的隧道大多數(shù)是處于帶著裂縫工作的狀態(tài)，因此，我們在對運營中的襯砌進行評估時，考慮裂縫對襯砌的影響非常有必要，否則將有極大的局限性。襯砌開裂的原因多樣且復雜，譬如圍巖類型及節(jié)理分布隨機、襯砌空洞和襯砌厚度不足、爆破對結構造成的擾動、以及施工不規(guī)范。因此，目前的研究很難揭示隧道襯砌、二襯襯砌以及圍巖的共同作

2、用。
　　本文主要基于離散元軟件PFC，對不同工況下隧道襯砌進行數(shù)值模擬，根據隧洞開挖卸荷效應計算出開挖荷載后公路隧道帶裂隙二襯中應力分布規(guī)律，來模擬隧洞中帶裂縫襯砌的裂紋擴展機理。本文主要內容如下：
　?、偈占治鰢鴥韧獾墓匪淼酪r砌裂縫文獻，整理已有的隧道裂縫評級標準。并且總結公路隧道襯砌裂縫開裂的原因、危害以及襯砌裂縫的分類方式，為后期公路隧道襯砌裂紋擴展的模擬奠定基礎。現(xiàn)已有的評級標準大都針對的是鐵路隧道襯砌裂縫，并

3、且由于現(xiàn)實中隧道襯砌的裂紋深度并不容易得到，故評價體系考慮的大多是寬度與長度的影響，關于裂紋深度對隧道襯砌影響的研究很少。為了發(fā)掘裂紋深度對隧道襯砌的影響規(guī)律，本文重點模擬了裂紋深度對公路隧道襯砌的影響。
　?、趯II、IV、V、VI級圍巖對隧道襯砌的影響簡化為豎向均布荷載與水平均布荷載，并且根據《公路隧道設計規(guī)范》(JTG D70-2004)計算出其具體值，得到模型的加載荷載。基于離散元軟件PFC單軸壓縮模塊，實現(xiàn)對C30混凝

4、土的細觀參數(shù)的標定，在結合已得到的荷載完成隧道襯砌模型的建立。
　?、墼赩級圍巖、二襯厚度為50cm、埋深為27m的工況下，分別在拱腰、拱肩、拱頂位置，預設寬度為10mm深度為100mm、200mm、300mm、400mm的四種裂縫來模擬不同裂紋深度對隧道襯砌的影響，并從模型穩(wěn)定時裂紋最終擴展的條數(shù)、隧道襯砌產生的最大位移與最大速度、滑動粘結裂紋條數(shù)及裂紋張開度四個方面對裂紋深度對隧道襯砌的影響進行總結。
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